2025-02-17
在業(yè)務(wù)管理和自動(dòng)化系統(tǒng)中，一個(gè)經(jīng)常被提出的問(wèn)題與可編程邏輯控制器（PLC）和分布式控制系統(tǒng)（DCS）之間的區(qū)別有關(guān)。從根本上說(shuō)，PLC管理個(gè)人機(jī)器，而DCS監(jiān)督制造單元或工廠(chǎng)內(nèi)幾個(gè)設(shè)備的運(yùn)行。但是，這只是PLC和DCS的一條基本信息。讓我們更深入地研究PLC和DCS的差異。
一、什么是可編程邏輯控制器（PLC）：
1．PLC的定義：
它是一種復(fù)雜的電子工具，廣泛用于商業(yè)自動(dòng)化，以控制和簡(jiǎn)化各種策略。PLC最初旨在取代傳統(tǒng)的高應(yīng)力繼電器，即合適的判斷控制器，現(xiàn)已成為工業(yè)環(huán)境中不可或缺的工具，提高了性能和精度。PLC的首要原因是通過(guò)根據(jù)輸入情況執(zhí)行預(yù)定義的良好判斷來(lái)自動(dòng)化機(jī)器和戰(zhàn)術(shù)。
標(biāo)準(zhǔn)PLC包括五個(gè)基本結(jié)構(gòu)：處理單元、存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口、能源供應(yīng)和語(yǔ)言交換接口。處理單元充當(dāng)大腦，執(zhí)行編程命令，而回憶單元存儲(chǔ)這些指令。輸入-輸出接口將PLC連接到傳感器和執(zhí)行器，使其能夠采集和輸入統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并發(fā)送輸出信號(hào)。
2．可編程邏輯控制器（PLC）的歷史：
PLC的出現(xiàn)取代了依賴(lài)?yán)^電器和接觸器的過(guò)時(shí)作系統(tǒng)。DCS，即分布式控制系統(tǒng)，是為滿(mǎn)足自動(dòng)化行業(yè)的需求而創(chuàng)建的。它們不是為了取代PLC，而是為了與PLC共存并改進(jìn)工廠(chǎng)或工廠(chǎng)的功能。
對(duì)PLC的需求之所以出現(xiàn)，是因?yàn)榕f系統(tǒng)缺乏靈活性，并且需要花費(fèi)過(guò)多的時(shí)間來(lái)修復(fù)問(wèn)題。由于連接臟污、電線(xiàn)松動(dòng)和晦澀難懂的文檔，過(guò)時(shí)的系統(tǒng)很難進(jìn)行故障排除。控制系統(tǒng)仍然通過(guò)繼電器控制進(jìn)行處理，導(dǎo)致房間被繼電器、接線(xiàn)端子和電線(xiàn)覆蓋。
1971年，Allen-Bradley為Bulletin1774PLC帶來(lái)了開(kāi)創(chuàng)性的布局。理查德·莫雷利（RichardMorely）被譽(yù)為PLC之父，因?yàn)樗谄淅碚撝邪l(fā)揮了關(guān)鍵作用。通過(guò)與Modicon合作，Morely設(shè)計(jì)了真正的梯形圖可編程控制器，并開(kāi)創(chuàng)了梯形圖編程。
二、什么是分布式控制系統(tǒng)（DCS）：
1．DCS的定義：
分布式控制系統(tǒng)（DCS）代表了一種更完整和分散的業(yè)務(wù)作方法。與PLC不同，DCS的特點(diǎn)是在工廠(chǎng)或程序的持續(xù)時(shí)間內(nèi)分配一個(gè)縱的添加劑網(wǎng)絡(luò)。這種性質(zhì)消除了對(duì)有價(jià)值的作員監(jiān)督作的需求，促進(jìn)了靈活和可擴(kuò)展的系統(tǒng)。
在DCS中，管理功能定位在適用的流程或菌群附近，從而降低了設(shè)置成本并提高了設(shè)備可靠性。這種結(jié)構(gòu)還允許遠(yuǎn)程監(jiān)督和監(jiān)控，促進(jìn)復(fù)雜業(yè)務(wù)流程的無(wú)縫管理。ADCS的重要組件包括控制器、輸入輸出（IO）模塊、作站、工程站以及存儲(chǔ)和對(duì)話(huà)機(jī)。
DCS結(jié)構(gòu)在各個(gè)行業(yè)中都采用巨大的包裝，包括石化、造紙、能源技術(shù)、處方藥、煉油廠(chǎng)和眾多生產(chǎn)部門(mén)。DCS的可擴(kuò)展性使其特別適用于需要幾個(gè)控制器之間大量相互作用的程序。
2．分布式控制系統(tǒng)（DCS）的演變：
過(guò)程控制領(lǐng)域在1960年代初期開(kāi)始迅速發(fā)展，主要是當(dāng)?shù)蹏?guó)化學(xué)工業(yè)將其模擬控制系統(tǒng)換成計(jì)算機(jī)時(shí)。隨著這一變化，直接數(shù)字控制（DDC）的到來(lái)。在這個(gè)革命性的概念中，計(jì)算機(jī)接管了控制系統(tǒng)的功能，取代了舊的模擬監(jiān)控系統(tǒng)。采用DDC不僅更經(jīng)濟(jì)，而且效率更高。因此，出現(xiàn)了許多DDC語(yǔ)言，并廣泛用于樓宇自動(dòng)化的溫度和通風(fēng)控制。今天，這種傳統(tǒng)在分布式控制系統(tǒng)（DCS）中仍然可以看到。
在1980年代，技術(shù)進(jìn)步主要集中在用計(jì)算機(jī)取代傳統(tǒng)的模擬控制系統(tǒng)。盡管大膽，但接下來(lái)的發(fā)展涉及建立可以統(tǒng)一總體方向的中央系統(tǒng)。Midac是最早涉足該領(lǐng)域的公司之一，為墨爾本大學(xué)創(chuàng)建了現(xiàn)代樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)。它是一個(gè)微處理器系統(tǒng)，協(xié)同工作以劃分和共享工作和內(nèi)存。
隨著Microsoft在1990年代的崛起，我們看到了范式的轉(zhuǎn)變。由于沒(méi)有繼續(xù)以硬件為導(dǎo)向的前景，DCS公司看到了前景，并決定轉(zhuǎn)向軟件。今天，這一趨勢(shì)表明了過(guò)程控制環(huán)境的演變，它受到軟件開(kāi)發(fā)的強(qiáng)烈影響。
三、可編程邏輯控制器（PLC）和分布式控制系統(tǒng)（DCS）有什么區(qū)別：
1．定義和結(jié)構(gòu)：PLC是ProgrammableLogicControllers的縮寫(xiě)，是專(zhuān)為自動(dòng)化工業(yè)方法而設(shè)計(jì)的微控制器。普通的PLC包括五個(gè)基本添加劑：處理單元、回憶單元、輸入輸出接口、供電和通信接口。另一方面，DCS或分布式控制系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)化設(shè)備，它利用在工廠(chǎng)運(yùn)行期間分配的幾個(gè)控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)完全控制和自動(dòng)化。
2．控制目標(biāo)和類(lèi)型：PLC的發(fā)展主要是為了取代傳統(tǒng)的強(qiáng)應(yīng)力繼電器控制器，消除了對(duì)電磁繼電器的需求。PLC在離散管理程序中表現(xiàn)出色。相反，DCS旨在取代單回路控制器。
3．冗余和架構(gòu)：雖然由于額外的硬件價(jià)格，PLC冗余不會(huì)一直保持價(jià)格合理，但DCS本身包含冗余作為默認(rèn)功能。PLC具有簡(jiǎn)單靈活的架構(gòu)，而DCS結(jié)構(gòu)則表現(xiàn)出更復(fù)雜且更不靈活的形狀。
4．IO（輸入-輸出）容量和響應(yīng)速度：PLC的IO處理潛力很低；通常，它處理大約數(shù)百個(gè)IO。相比之下，DCS系統(tǒng)擁有更高的IO處理能力，經(jīng)常擴(kuò)展到許多IO。PLC的反應(yīng)時(shí)間更快，通常在1/10秒內(nèi)，而DCS結(jié)構(gòu)的響應(yīng)時(shí)間非常慢，約為30毫秒。
5．應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和控件數(shù)量：PLC將軟件事實(shí)存儲(chǔ)在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，而DCS結(jié)構(gòu)將軟件記錄合并到一個(gè)未婚數(shù)據(jù)庫(kù)中。PLC可以處理的控制裝置數(shù)量受到限制，而DCS系統(tǒng)可以正確控制更大范圍的控制裝置。
6．流程和可預(yù)測(cè)性：對(duì)于程序交互最少的批處理，PLC是完美的選擇，而DCS結(jié)構(gòu)則擅長(zhǎng)應(yīng)對(duì)相互關(guān)聯(lián)、連續(xù)、復(fù)雜的方法。PLC的策略不是完全可預(yù)測(cè)的，而DCS策略則表現(xiàn)出更高程度的可預(yù)測(cè)性。
7．診斷功能和成本注意事項(xiàng)：PLC提供診斷功能以通知作員故障，而DCS結(jié)構(gòu)可在容量故障出現(xiàn)之前提醒操作員。就價(jià)值而言，PLC在硬件方面通常價(jià)格較低；但是，也可能包含更高的工程成本。DCS硬件的價(jià)格相對(duì)較高，但相關(guān)的工程成本顯著降低。
8．尺寸和應(yīng)用：PLC的特點(diǎn)是長(zhǎng)度緊湊，使其適用于眾多離散生產(chǎn)行業(yè)以及金屬、汽車(chē)和化合物。在評(píng)估中，DCS結(jié)構(gòu)更大，并發(fā)現(xiàn)它們?cè)诙Y儀工業(yè)、煉油廠(chǎng)、造紙渦輪機(jī)、水管理、補(bǔ)救植被和鍋爐控制中的第一大應(yīng)用。
結(jié)論：
PLC（可編程邏輯控制器）和DCS（分布式控制系統(tǒng)）之間的主要區(qū)別在于它們的應(yīng)用重點(diǎn)：PLC主要用于過(guò)程工業(yè)，而DCS是離散生產(chǎn)行業(yè)的典型代表。盡管如此，盡管存在這種差異，但這兩個(gè)系統(tǒng)具有相同的主要功能：控制和自動(dòng)化。
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